高温井下测井仪热管理系统数值仿真分析

薛志波，商博锋，张嘉伟，罗小兵，李焱骏，葛 亮

1中海油田服务股份有限公司 2华中科技大学能源与动力工程学院 3电子科技大学 4西南石油大学

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随着石油需求量的增加，超深井的开采越来越受到石油行业的重视。而油井加深使钻井设备面临着更高的工作温度。研究表明，我国深井油气开采普遍面临着200 ℃以上的井下极端高温[1-3]。测井仪是用于勘探井下油气分布的关键设备。井下作业时，在环境高温热流和电子器件自身产热的影响下，其内部的电子器件会随着时间而逐渐升温。一旦超过电子器件的最高允许使用温度(125 ℃)，就会导致电子器件的信噪比下降甚至损毁[4-5]。为解决这个问题，有研究者采用耐高温电子器件替换原有的电子器件，但需要利用绝缘硅(SOI)技术制作半导体，封装时需要特殊的芯片粘结、焊接技术和印刷电路板，将很大程度上提高成本[6-7]。因此，石油行业常采用热管理的手段对测井仪内部的电子器件进行保护，免受恶劣高温环境的影响。

测井仪热管理技术分为主动式和被动式。其中主动热管理技术包括热电制冷、蒸汽压缩式制冷、吸附式制冷、对流循环制冷、制冷剂循环制冷及热声制冷等[8-10]。尽管主动冷却具有良好的冷却效果，但需额外的电源、制冷剂及其他移动部件，导致系统异常复杂。被动式热管理技术在测井仪行业获得广泛应用，其常见结构如图1，包括保温瓶，隔热塞及1～2个吸热体[11-13]。保温瓶及隔热塞用于隔绝电子器件与井下高温环境，避免受环境漏热影响。……